JP3703416B2 - Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method - Google Patents

Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP3703416B2
JP3703416B2 JP2001275154A JP2001275154A JP3703416B2 JP 3703416 B2 JP3703416 B2 JP 3703416B2 JP 2001275154 A JP2001275154 A JP 2001275154A JP 2001275154 A JP2001275154 A JP 2001275154A JP 3703416 B2 JP3703416 B2 JP 3703416B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
droplet
landing position
light
ink
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001275154A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003083714A (en
Inventor
康信 室伏
良浩 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001275154A priority Critical patent/JP3703416B2/en
Publication of JP2003083714A publication Critical patent/JP2003083714A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3703416B2 publication Critical patent/JP3703416B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関し、特に、インクジェットヘッドのノズル口からインクを吐出して記録媒体上にインクを着弾し画像を印刷するインクジェットプリンタにおいて、インク液滴の着弾位置の評価を行う液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのノズル口から吐出されるインク液滴の着弾位置を測定する方法が各種提案されている。
【0003】
特開2000−62158号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドの吐出口から少なくとも1個のインク液滴を吐出させ、吐出口面から離間して位置する紙などの記録媒体に着弾させ、吐出口及び記録媒体に着弾したインク液滴を、記録媒体下方に配置した画像処理用カメラにより撮像して画像処理することにより、それぞれの座標を測定し、着弾したインク液滴と吐出口の座標から着弾位置を測定する方法であった。
【0004】
また、特開平7−329302号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出し、実際の印刷用紙に画像を印刷する液滴着弾位置検査方法であって、記録媒体である印刷用紙にライン状の検査パターンを印刷し、前記検査パターン上にインクを吐出し、インク液滴の着弾位置ずれを目視により判定する検査方法であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の特開2000−62158号公報や特開平7−329302号公報においては次のような問題点があった。
【0006】
記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、インク液滴の着弾位置を観察する或いは測定する方法では、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、インク吐出口の位置に対して、実際にどの部分にインク液滴が着弾したのかを正確に測定できないという問題が生じる。更に、ノズル口の位置座標と記録媒体が載置されている位置との関係を、3次元方向に精度よく計測することは困難であり、ノズル口に対してのインク液滴の着弾位置を正確に測定できないという問題が生じる。更に、インク液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たるインク液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難である。
【0007】
本発明の目的は、記録媒体上に対するインク液滴の着弾時におけるインクのはじき、広がり、にじみが無視され、インク液滴の着弾位置の確実な測定を実現した液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、シート状の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発したシート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備することを特徴とする液滴着弾位置測定装置が提供される。
【0010】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記発光手段は2本の直交するシート状の光を発し、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【0011】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記撮像手段は、前記2本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備してもよい。
【0012】
上記の液滴着弾位置測定装置は、前記撮像手段により撮像した画像に対し画像処理を施す画像処理手段を具備してもよい。
【0013】
本発明の第2の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定方法において、シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出し、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定することを特徴とする液滴着弾位置測定方法が提供される。
【0015】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記シート状の光は、2本の直交するシート状の光から成り、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インクジェットヘッドから前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【0016】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記2本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備した撮像手段により、前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像してもよい。
【0017】
上記の液滴着弾位置測定方法において、撮像した前記画像に対し画像処理を施し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出してもよい。
【0018】
上記の液滴着弾位置測定方法において、位置決め手段により前記インクジェットヘッドを位置決めすることで、前記インクジェットヘッドから前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出してもよい。
【0019】
また、本発明の液滴着弾位置測定装置は、図1、図2を参照しつつ説明すれば、インクジェットヘッド(1)のノズル口(2)からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、光を発光する発光手段(4)と、前記発光手段により発光された光をシート状の光に変光する変光手段(9)と、前記変光手段により変光された前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像する撮像手段(8)と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出する座標算出手段と、前記座標算出手段により算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較し、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
次に、本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
(1)構成の説明
図1は本発明におけるインクジェットプリンタのインクジェットヘッドから吐出するインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。図1において、1はノズルを有するインクジェットヘッド、2はインク液滴(以下液滴と略称)を吐出するノズル口、4はレーザ光を発光するレーザ発光部、7は撮像デバイス(CCDカメラ)に装備されている撮像入射光学ユニットである。
【0022】
ノズル口2から吐出される液滴3の吐出方向は、レーザ発光部4から発光され且つ隔離した位置にレイアウトされたシート光(シート状のレーザ光)5に直交する方向である。液滴3がシート光5を通過した際に発生する反射光(または透過屈折光)6を、撮像入射光学ユニット7を有する撮像デバイス(CCDカメラ)(図2参照)で撮像し、画像処理にて液滴3の座標を求める。更に、撮像デバイス(CCDカメラ)の撮像入射光学ユニット7(観察系)でノズル口2の位置も撮像し、画像処理にてノズル口2の座標を求める。
【0023】
即ち、本発明におけるインク液滴の着弾位置測定の原理は、上記手順でインクジェットヘッド1のノズル口2の座標と液滴3の座標とを比較し、インク液滴の着弾位置を求めるというものである。
【0024】
図2は本発明の第1実施形態の液滴着弾位置測定装置(試作機)の構成例を示す概念図である。図2において、8は撮像デバイス(CCDカメラ)、9はレンズユニット、10はインクジェットヘッド1をX方向(水平方向)へ移動させるXステージ、11はインクジェットヘッド1をY方向(水平方向)へ移動させるYステージ、12はインクジェットヘッド1をZ方向(鉛直方向)へ移動させるZステージ、13はXステージ10を鉛直方向へ移動させるあおり(チルト)用機構、14はレーザ変位計、15はXステージ10を水平面内で回転させるθステージ(回転用機構)、18は観察系光軸である。
【0025】
ノズルを有するインクジェットヘッド1は、図中鉛直方向に液滴を吐出することができる。インクジェットヘッド1は、Xステージ10、Yステージ11、Zステージ12により3次元的に動作可能である。この場合、Xステージ10、Yステージ11、Zステージ12の位置分解能は、例えば0.1μmなっている。更に、インクジェットヘッド1は、θステージ(回転用機構)15による回転動作と、あおり(チルト)用機構13による上下動作によって、回転方向、高さの平行度を例えば0.1μmの精度で位置決め可能である。
【0026】
インクジェットヘッド1の位置決めの方法は、撮像デバイス(CCDカメラ)8によりノズル口2を撮像し、前もって決めた任意のモニタ上の原点の位置へ、各軸マニアル動作にて動作させ、最後は画像処理による原点アライメント機構により、前記モニタ上の原点とノズル口2の中心点を0.1μm以下の精度でアライメントする。高さ方向の平行度は、精度0.1μm以下のレーザ変位計14により、ノズル口2の下面とレーザ変位計14までの3点の距離を測長し、モニタ上に前記3点の距離を表示し、マニアル動作により平行度を出す。前記操作により、ノズル口2の位置は、X−Y−Z−θ−高さ方向において0.1μm以下で位置決めされる。
【0027】
ノズル口2の位置決めができた状態で、ノズル口2に斜め下方からハロゲン光を照射し、ノズル口2から点状の反射光が撮像デバイス8に入射する状態で、撮像デバイス8によりノズル口2を撮影する。その後、ノズル口2をZ方向上方に移動してから、インクの吐出をする。
【0028】
インクジェットヘッド1の鉛直方向には、直交する2本の、幅4mm、厚さ10μmのシート光5がレイアウトされ、前記シート光5の交点中心と前記モニタ上の原点の位置が一致するように、組立時に位置調整されている。レーザ発光部4から発光させるレーザ光は、撮像デバイス(CCDカメラ)8との相性が良く、短波長であるため、精度的にも良い波長532nmのYAG2倍高調波のグリーンレーザを用いた。前記レーザ光は、ファイバーケーブルにより2方向に分光され、レンズユニット9により2本のシート光5に分光され、前記分光された2本のシート光5が直交するように、シート光5の行路を変えている。
【0029】
液滴がシート光5の交点中心に向けて吐出され、シート光5を通過する際に発生する反射光を、撮像デバイス(CCDカメラ)8で撮像する。撮像デバイス(CCDカメラ)8においては、4つのミラーと2つの20倍率顕微鏡を有する撮像入射光学ユニット7により、直交する2つの光線を入射させることが可能である。この場合、撮像デバイス(CCDカメラ)8は、反射光(または透過屈折光)に対し、例えば斜め下45度の位置に配置されている。
【0030】
即ち、液滴着弾位置測定装置は、レーザ光を発光するレーザ発光部4と、レーザ光を2方向に分光するファイバケーブル(分光手段)と、レーザ光を2本の直交するシート光5に変光する1対のレンズユニット9と、2本の直交するシート光5に対し交差する方向に液滴を吐出した際に、シート光5に対する液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、ノズル口2を撮像する撮像デバイス(CCDカメラ)と、撮像デバイス(CCDカメラ)により撮像した画像に基づき、ノズル口2の座標と液滴3の座標を算出する座標算出手段と、座標算出手段により算出したノズル口2の座標と液滴3の座標を比較し、液滴3の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【0031】
(2)動作の説明
次に、本発明の第1実施形態の動作について図2〜図7を参照して詳細に説明する。
【0032】
図3は図2に示した着弾位置測定装置の撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像した画像を示す図である。左上の白点は、左側から撮像したノズル口の像であり、右上の白点は、右側から撮像したノズル口の像であり、左下の白点は、左側から撮像した液滴の像であり、右下の白点は、右側から撮像した液滴の像である。なお、ノズル口の像は、液滴の像を撮る前に撮っておき、これらの像を画像処理により同一の写真に含ませている。すなわち、ノズル口に斜め下方からハロゲン光を照射してノズルの像を撮像した後に、ノズル口をZ方向上方に移動する。そして、ノズル口から液滴を吐出して、吐出された液滴を撮像している。この場合、ノズル口の画像と液滴の画像は略同一の高さに形成されるが、画像合成時に高さを異ならせている。座標算出手段は、左上の白点と左下の白点の横軸方向の座標の差と、右上の白点と右下の横軸方向の座標の差を算出する。この2つの差によりノズル口を鉛直方向(Z軸方向)から見たときのノズル口の座標に対する液滴の座標の二次元的なずれ(XY平面上のずれ)を算出することができる。なお、図3の例は、ノズルの座標と液滴の座標が良く揃っている場合の例である。
【0033】
また、図4は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像された画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す図、即ち、液滴3に対して直交する2本の観察用光軸21により液滴原点22が求まることを示す図である。図4では、ノズル口2の画像と液滴の画像が、直交する方向に2つの画像として捕らえられていることを示している。捕らえられた画像は、画像処理ソフトにより原点22が求められる。
【0034】
第1実施形態の液滴着弾位置測定実験において、インクジェットヘッド1のノズル口2の中心を原点(0、0)とし、任意の吐出回数(1、50、100、500、1000、5000)の液滴着弾位置座標(μm)を求めた結果を図6に示す。インクはブラックを用い、レーザは波長532nmのYAG2倍高調波の500mW出力のグリーンレーザを用いて、撮像デバイス(CCDカメラ)8により液滴の反射光を撮像し、計測用の画像処理ソフトにより座標を求めた。
【0035】
図5はノズル口22とノズル口原点20と、液滴の反射光を撮像した画像から求めた液滴像21と液滴原点23を示す図である。前記互いの原点のずれが着弾位置のばらつきになる。
【0036】
以上説明したように、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド1から吐出させる液滴の着弾位置測定において、0.1μm以下の高精度でインクジェットヘッド1のノズル口2を位置決めし、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、吐出口位置に対して実際にどの部分に着弾したのかを正確に測定できないという従来の問題を解決しうることを示した。
【0037】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッド1からの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口(吐出口ユニット部)の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口(吐出口ユニット部)の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【0038】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0039】
(1)構成の説明
本発明の第2実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0040】
(2)動作の説明
次に、本発明の第2実施形態の動作について図2、図7を参照して詳細に説明する。
【0041】
図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのHe−Neレーザに変えて実験を行った。He−Neレーザは、安定した出力波形をもち、輝度の安定化を図ることができ、確実な実験を行うことができる。また、コスト的にも安価で最も流通しているレーザであるため、利点が大きい。当然入手性も良く、レーザの入手で問題になることはない。He−Neレーザは、レンズユニット9により幅4mm、厚さ10μmのシート光になる。本実験では、シート光を液滴が通過する際の反射光を捕らえた。インクはブラックを用いた(ブラックインクは特性上光の吸収が多く透過しづらい。よって、反射光を捕らえることになる)。
【0042】
図7は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0043】
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0044】
(1)構成の説明
本発明の第3実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0045】
(2)動作の説明
次に、本発明の第3実施形態の動作について図2、図8を参照して詳細に説明する。
【0046】
図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのHe−Neレーザとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。インクにはカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0047】
図8は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0048】
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0049】
(1)構成の説明
本発明の第4実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0050】
(2)動作の説明
次に、本発明の第4実施形態の動作について図2、図9を参照して詳細に説明する。
【0051】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのArレーザ(アルゴンレーザ)とし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。Arレーザは高出力で明るいのが特徴である。インクには、第3実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0052】
図9は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0053】
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0054】
(1)構成の説明
本発明の第5実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0055】
(2)動作の説明
次に、本発明の第5実施形態の動作について図2、図10を参照して詳細に説明する。
【0056】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを5mWの半導体レーザとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。半導体レーザは、小型で省スペース化が達成され、ハンドリングが容易であるという特徴がある。インクには、第3実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0057】
図10は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0058】
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0059】
(1)構成の説明
本発明の第6実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0060】
(2)動作の説明
次に、本発明の第6実施形態の動作について図2、図11を参照して詳細に説明する。
【0061】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、光源を100Wのハロゲンランプとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。ハロゲンランプは、レーザのスペクトル干渉がなく、広範囲な光線となる。また、ハロゲンランプは、取り扱い上も安全な光源である。インクには、第3実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0062】
図11は撮像デバイス(CCDカメラ)8により撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0063】
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0064】
(1)構成の説明
本発明の第7実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0065】
(2)動作の説明
次に、本発明の第7実施形態の動作について図2、図12を参照して詳細に説明する。
【0066】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのHe−Neレーザとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。インクには、第3実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0067】
図12は銀塩カメラにより撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0068】
[第8実施形態]
次に、本発明の第8実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0069】
(1)構成の説明
本発明の第8実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0070】
(2)動作の説明
次に、本発明の第8実施形態の動作について図2、図13を参照して詳細に説明する。
【0071】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのHe−Neレーザとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。インクには、第3実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0072】
図13はC−MOSセンサ内臓の電子カメラで撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0073】
[第9実施形態]
次に、本発明の第9実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0074】
(1)構成の説明
本発明の第9実施形態の液滴着弾位置測定の原理(図1)、液滴着弾位置測定装置の構成(図2)は、第1実施形態と同様である。
【0075】
(2)動作の説明
次に、本発明の第9実施形態の動作について図2、図14を参照して詳細に説明する。
【0076】
上記図2の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを500mWのHe−Neレーザとし、幅4mm、厚さ10μmのシート光にして実験を行った。インクには、第3実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【0077】
図14は1次元ラインセンサにより撮像したインクジェットヘッド1のノズル口2の画像と液滴の画像を示す図である。第1実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シート状の光に対し交差する方向にインク液滴を吐出し、シート状の光に対するインク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、インクジェットヘッドのノズル口を撮像し、撮像した画像を画像処理することにより、ノズル口の座標とインク液滴の座標を算出し、ノズル口の座標とインク液滴の座標を比較し、インク液滴の着弾位置を測定するので、従来のような、高精度で且つ記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、着弾位置を観察、測定する方法で問題となっている、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみが無視され、確実に液滴の着弾位置を測定することができる。更に、波及効果として、ノズル開発の問題点と対策が明確化され、タイムリーに高品質なインクジェットプリンタの実現を期待することができる。
【0079】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッドからの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口(吐出口ユニット部)の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口(吐出口ユニット部)の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1〜第9実施形態のインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。
【図2】本発明の第1〜第9実施形態のインク液滴着弾位置測定装置の試作機を示す概念図である。
【図3】本発明の第1実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図4】本発明の第1実施形態の撮像した画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す説明図である。
【図5】本発明の第1実施形態の液滴のばらつきを示す説明図である。
【図6】本発明の第1実施形態の任意の吐出打数目の液滴着弾位置座標を求めた結果を示す説明図である。
【図7】本発明の第2実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図8】本発明の第3実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図9】本発明の第4実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図10】本発明の第5実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図11】本発明の第6実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図12】本発明の第7実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図13】本発明の第8実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図14】本発明の第9実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 ノズル口
3 液滴
4 レーザ発光部
5 シート光
6 反射光または透過屈折光
7 撮像入射光学ユニット
8 撮像デバイス
9 レンズユニット
10 Xステージ
11 Yステージ
12 Zステージ
13 チルト機構部
14 レーザ変位計
15 θステージ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet landing position measuring device and a droplet landing position measuring method, and more particularly to an ink liquid in an ink jet printer that ejects ink from a nozzle port of an ink jet head to land the ink on a recording medium and print an image. The present invention relates to a droplet landing position measuring apparatus and a droplet landing position measuring method for evaluating a droplet landing position.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various methods for measuring the landing positions of ink droplets ejected from the nozzle openings of the inkjet head of the inkjet printer have been proposed.
[0003]
In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-62158, at least one ink droplet is ejected from an ejection port of an inkjet head, and landed on a recording medium such as paper that is located away from the ejection port surface, The ink droplets that have landed on the ejection port and the recording medium are imaged by an image processing camera arranged below the recording medium and processed to measure the respective coordinates, and the ink droplets that have landed and the coordinates of the ejection port It was a method of measuring the landing position.
[0004]
Also, the method described in JP-A-7-329302 is a droplet landing position inspection method for ejecting ink from nozzles of an inkjet head and printing an image on actual printing paper, and is a recording medium. This is an inspection method in which a line inspection pattern is printed on printing paper, ink is ejected onto the inspection pattern, and landing position deviation of ink droplets is visually determined.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, JP-A-2000-62158 and JP-A-7-329302 of the conventional example have the following problems.
[0006]
In the method of observing or measuring the landing position of the ink droplet by actually landing the ink droplet on the recording medium, the ink repelling or spreading at the time of landing, and the bleeding, the ink discharge port position is As a result, there is a problem that it is impossible to accurately measure in which part the ink droplet has actually landed. Furthermore, it is difficult to accurately measure the relationship between the position coordinates of the nozzle opening and the position where the recording medium is placed in a three-dimensional direction, and the landing position of the ink droplet on the nozzle opening is accurate. This causes a problem that it cannot be measured. Furthermore, due to the scattering of small droplets called satellites that are ejected along with the ejection of ink droplets, the main ink droplets and satellites overlap each other and land on the recording medium, making it difficult to accurately measure the landing position.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a droplet landing position measuring apparatus and a droplet that realizes reliable measurement of the ink droplet landing position by ignoring the ink repelling, spreading, and bleeding when the ink droplet is landed on the recording medium. A landing position measuring method is provided.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the liquid for evaluating the landing position of the ink droplet in the ink jet printer that prints an image by discharging the ink droplet from the nozzle opening of the ink jet head and landing on the recording medium. In the droplet landing position measuring apparatus, when the ink droplet is ejected in a direction intersecting with the sheet-like light emitted from the light-emitting means and the sheet-like light emitted from the light-emitting means, Reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet And the nozzle mouth Based on the imaging means for imaging the image captured by the imaging means, By calculating the coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets, and comparing the calculated coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets, There is provided a droplet landing position measuring device comprising landing position measuring means for measuring the landing position of the ink droplet.
[0010]
In the droplet landing position measuring apparatus, the light emitting means emits two orthogonal sheet-like lights, and the ink droplets are turned into the sheet-like light toward the center of intersection of these sheet-like lights. Alternatively, it may be discharged vertically.
[0011]
In the liquid droplet landing position measuring apparatus, the image pickup unit is configured to input the two orthogonal sheet-like light incident units, and reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet to be imaged at a predetermined magnification. And an expanding unit.
[0012]
The droplet landing position measuring apparatus may include an image processing unit that performs image processing on an image captured by the imaging unit.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, the liquid for evaluating the landing position of the ink droplet in the ink jet printer that prints an image by discharging the ink droplet from the nozzle opening of the ink jet head and landing on the recording medium. In the droplet landing position measuring method, the ink droplet is ejected in a direction intersecting with the sheet-like light, and the reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet with respect to the sheet-like light And the nozzle mouth Image By calculating the coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets, and comparing the calculated coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets. And a method for measuring a landing position of the ink droplet, wherein the landing position of the ink droplet is measured.
[0015]
In the above droplet landing position measuring method, the sheet-like light is composed of two orthogonal sheet-like lights, and the ink droplets from the ink jet head toward the center of intersection of these sheet-like lights. May be discharged perpendicularly to the sheet-like light.
[0016]
In the above droplet landing position measuring method, the unit that injects the two orthogonal sheet-like lights, and a unit that expands reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet to be imaged at a predetermined magnification. You may image the said nozzle opening while imaging the reflected light or transmitted refracted light of the said ink droplet with the imaging means with which it comprised.
[0017]
In the droplet landing position measuring method, the captured image may be subjected to image processing to calculate the coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets.
[0018]
In the droplet landing position measuring method, the ink droplets may be ejected from the inkjet head in a direction intersecting the sheet-like light by positioning the inkjet head by positioning means.
[0019]
Further, the droplet landing position measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, and ink droplets are ejected from the nozzle opening (2) of the inkjet head (1) to land on the recording medium. In a droplet landing position measuring apparatus that evaluates the landing position of the ink droplet in an inkjet printer that prints an image, the light emitting means (4) that emits light, and the light emitted by the light emitting means are in sheet form When the ink droplets are ejected in a direction intersecting the sheet-like light changed by the light-changing means, Based on the image picked up by the image pickup means (8) and the image picked up by the image pick-up means while picking up the reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet, seat A coordinate calculating means for calculating the ink droplet, and a landing position measuring means for comparing the coordinates of the ink droplet with the coordinates of the ink droplet and measuring the landing position of the ink droplet. It is.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
(1) Description of configuration
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of measuring the landing position of ink droplets ejected from an ink jet head of an ink jet printer according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an inkjet head having nozzles, 2 is a nozzle port for ejecting ink droplets (hereinafter abbreviated as droplets), 4 is a laser light emitting unit that emits laser light, and 7 is an imaging device (CCD camera). It is an imaging incident optical unit equipped.
[0022]
The ejection direction of the droplet 3 ejected from the nozzle port 2 is a direction orthogonal to the sheet light (sheet-shaped laser light) 5 emitted from the laser light emitting unit 4 and laid out at an isolated position. The reflected light (or transmitted refracted light) 6 generated when the droplet 3 passes through the sheet light 5 is imaged by an imaging device (CCD camera) (see FIG. 2) having an imaging incident optical unit 7 for image processing. To obtain the coordinates of the droplet 3. Further, the position of the nozzle port 2 is also imaged by the imaging incident optical unit 7 (observation system) of the imaging device (CCD camera), and the coordinates of the nozzle port 2 are obtained by image processing.
[0023]
That is, the principle of measuring the landing position of the ink droplet in the present invention is to determine the landing position of the ink droplet by comparing the coordinates of the nozzle opening 2 of the ink jet head 1 with the coordinates of the droplet 3 in the above procedure. is there.
[0024]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration example of a droplet landing position measuring apparatus (prototype) according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 8 is an imaging device (CCD camera), 9 is a lens unit, 10 is an X stage that moves the inkjet head 1 in the X direction (horizontal direction), and 11 is that the inkjet head 1 is moved in the Y direction (horizontal direction). Y stage to be moved, 12 is a Z stage for moving the inkjet head 1 in the Z direction (vertical direction), 13 is a tilting mechanism for moving the X stage 10 in the vertical direction, 14 is a laser displacement meter, and 15 is an X stage. A θ stage (rotation mechanism) for rotating 10 within a horizontal plane, 18 is an observation system optical axis.
[0025]
The inkjet head 1 having nozzles can eject droplets in the vertical direction in the figure. The inkjet head 1 can be operated three-dimensionally by an X stage 10, a Y stage 11, and a Z stage 12. In this case, the position resolution of the X stage 10, the Y stage 11, and the Z stage 12 is, for example, 0.1 μm. Furthermore, the inkjet head 1 can be positioned with a degree of parallelism in the rotational direction and height, for example, with an accuracy of 0.1 μm, by a rotating operation by a θ stage (rotating mechanism) 15 and a vertical operation by a tilting mechanism 13. It is.
[0026]
The inkjet head 1 is positioned by imaging the nozzle port 2 with an imaging device (CCD camera) 8 and moving it to the position of the origin on any monitor determined in advance by each axis manual operation, and finally image processing. The origin on the monitor is aligned with the center point of the nozzle port 2 with an accuracy of 0.1 μm or less. The parallelism in the height direction is measured with a laser displacement meter 14 having an accuracy of 0.1 μm or less, and the distance between the three points between the lower surface of the nozzle port 2 and the laser displacement meter 14 is measured. Display and bring out parallelism by manual operation. By the above operation, the nozzle port 2 is positioned at 0.1 μm or less in the XYZ-θ-height direction.
[0027]
In a state where the nozzle port 2 has been positioned, the nozzle port 2 is irradiated with halogen light obliquely from below, and in a state where the spot-like reflected light is incident on the image pickup device 8 from the nozzle port 2, Shoot. Thereafter, the nozzle port 2 is moved upward in the Z direction, and then ink is ejected.
[0028]
In the vertical direction of the inkjet head 1, two orthogonal sheet lights 5 having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm are laid out so that the center of the intersection of the sheet lights 5 coincides with the position of the origin on the monitor. The position is adjusted during assembly. Since the laser light emitted from the laser light emitting unit 4 has a good compatibility with the imaging device (CCD camera) 8 and has a short wavelength, a YAG double harmonic green laser with a wavelength of 532 nm, which is good in accuracy, was used. The laser light is split in two directions by a fiber cable, split into two sheet lights 5 by a lens unit 9, and the path of the sheet light 5 is routed so that the split two sheet lights 5 are orthogonal to each other. It is changing.
[0029]
The liquid droplets are ejected toward the center of the intersection of the sheet light 5 and the reflected light generated when passing through the sheet light 5 is imaged by the imaging device (CCD camera) 8. In the imaging device (CCD camera) 8, two orthogonal light beams can be made incident by the imaging incident optical unit 7 having four mirrors and two 20-magnification microscopes. In this case, the imaging device (CCD camera) 8 is disposed at a position of, for example, 45 degrees obliquely below the reflected light (or transmitted refracted light).
[0030]
That is, the droplet landing position measuring device converts a laser light emitting unit 4 that emits laser light, a fiber cable (spectral means) that splits the laser light in two directions, and two orthogonal sheet lights 5. When a droplet is ejected in a direction intersecting with a pair of illuminating lens units 9 and two orthogonal sheet lights 5, the reflected light or transmitted refracted light of the droplet with respect to the sheet light 5 is imaged. An imaging device (CCD camera) that images the nozzle port 2, a coordinate calculation unit that calculates the coordinates of the nozzle port 2 and the coordinates of the droplet 3 based on an image captured by the imaging device (CCD camera), and a coordinate calculation unit Comparing the calculated coordinates of the nozzle port 2 with the coordinates of the droplet 3, it includes landing position measuring means for measuring the landing position of the droplet 3.
[0031]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 3 is a diagram showing an image taken by the imaging device (CCD camera) 8 of the landing position measuring apparatus shown in FIG. The white spot on the upper left is the image of the nozzle port imaged from the left side, the white dot on the upper right is the image of the nozzle port imaged from the right side, and the white spot on the lower left is the image of the droplet imaged from the left side. The white dot at the lower right is an image of a droplet imaged from the right side. In addition, the image of the nozzle opening is taken before taking the image of the droplet, and these images are included in the same photograph by image processing. That is, after the nozzle port is irradiated with halogen light obliquely from below and an image of the nozzle is taken, the nozzle port is moved upward in the Z direction. Then, a droplet is ejected from the nozzle port, and the ejected droplet is imaged. In this case, the image of the nozzle opening and the image of the droplet are formed at substantially the same height, but the heights are different at the time of image synthesis. The coordinate calculation means calculates the difference between the coordinates of the upper left white point and the lower left white point in the horizontal axis direction, and the difference between the upper right white point and the lower right coordinate of the horizontal axis. Based on the difference between the two, it is possible to calculate a two-dimensional deviation (displacement on the XY plane) of the coordinates of the droplet with respect to the coordinates of the nozzle opening when the nozzle opening is viewed from the vertical direction (Z-axis direction). The example in FIG. 3 is an example in which the coordinates of the nozzle and the coordinates of the droplet are well aligned.
[0033]
FIG. 4 is a diagram showing how the image processing software obtains the origin of the image captured by the imaging device (CCD camera) 8, that is, the liquid is formed by two observation optical axes 21 orthogonal to the droplet 3. It is a figure which shows that the droplet origin 22 is calculated | required. FIG. 4 shows that the image of the nozzle port 2 and the image of the droplet are captured as two images in the orthogonal direction. The origin 22 is obtained from the captured image by image processing software.
[0034]
In the droplet landing position measurement experiment of the first embodiment, the center of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 is the origin (0, 0), and the liquid has an arbitrary number of ejections (1, 50, 100, 500, 1000, 5000). The result of obtaining the droplet landing position coordinates (μm) is shown in FIG. The ink is black, the laser is a green laser with 500 mW output of YAG second harmonic with a wavelength of 532 nm, the reflected light of the droplet is imaged by the imaging device (CCD camera) 8, and coordinates are measured by the image processing software for measurement. Asked.
[0035]
FIG. 5 is a diagram showing a nozzle port 22 and a nozzle port origin 20, and a droplet image 21 and a droplet origin 23 obtained from an image obtained by imaging the reflected light of the droplet. The deviation between the origins of the mutual causes variations in landing positions.
[0036]
As described above, in the measurement of the landing position of droplets ejected from the ink jet head 1 of the ink jet printer, the nozzle port 2 of the ink jet head 1 is positioned with high accuracy of 0.1 μm or less, and the ink repels and spreads at the time of landing. And, it was shown that the conventional problem that it was not possible to accurately measure which part actually landed with respect to the discharge port position by blurring could be solved.
[0037]
That is, according to the present invention, the problem of the ink jetting, spreading, and blurring at the time of landing of the droplet from the inkjet head 1 to the recording medium, which was a problem in the prior art, does not occur, and the landing position of the droplet is determined. It can be measured with high accuracy. Furthermore, due to the scattering of small droplets called satellites that are ejected along with the ejection of droplets, the main droplets and satellites overlap each other and land on the recording medium, making it difficult to accurately measure the landing position. Can be resolved. Once the droplet landing position is clear, the optimal discharge port (discharge port unit) in an inkjet printer can be developed quickly and reliably. By developing the optimal discharge port (discharge port unit) The effect brought about can contribute to the improvement of the printing position accuracy and the higher definition of drawing.
[0038]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0039]
(1) Description of configuration
The principle of the liquid droplet landing position measurement (FIG. 1) and the configuration of the liquid droplet landing position measuring apparatus (FIG. 2) of the second embodiment of the present invention are the same as those of the first embodiment.
[0040]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0041]
In the landing position measurement apparatus of this time, which was experimentally produced in FIG. 2, the experiment was conducted by changing the laser to a 500 mW He—Ne laser. The He-Ne laser has a stable output waveform, can stabilize luminance, and can perform a reliable experiment. In addition, the laser is the most widely available laser because of its low cost. Naturally, the availability is also good, and there is no problem with the availability of lasers. The He—Ne laser is converted into sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm by the lens unit 9. In this experiment, the reflected light when the droplets passed through the sheet light was captured. Black was used as the ink (black ink has a characteristic that it absorbs a lot of light and is difficult to transmit. Therefore, the reflected light is captured).
[0042]
FIG. 7 is a view showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of a droplet imaged by the imaging device (CCD camera) 8. As in the first embodiment, it has been shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0043]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0044]
(1) Description of configuration
The principle of the liquid droplet landing position measurement (FIG. 1) and the configuration of the liquid droplet landing position measuring apparatus (FIG. 2) of the third embodiment of the present invention are the same as those of the first embodiment.
[0045]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0046]
In the landing position measuring apparatus manufactured as a prototype in FIG. 2, the experiment was conducted by using a 500 mW He—Ne laser as a sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. The ink used was magenta of color ink. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0047]
FIG. 8 is a view showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of liquid droplets imaged by the imaging device (CCD camera) 8. As in the first embodiment, it has been shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0048]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0049]
(1) Description of configuration
The principle of the droplet landing position measurement according to the fourth embodiment of the present invention (FIG. 1) and the configuration of the droplet landing position measuring device (FIG. 2) are the same as those of the first embodiment.
[0050]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0051]
In the landing position measuring device of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was conducted with a laser of 500 mW Ar laser (argon laser) and sheet light with a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. The Ar laser is characterized by high output and brightness. As ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0052]
FIG. 9 is a view showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of liquid droplets imaged by the imaging device (CCD camera) 8. As in the first embodiment, it is shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0053]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0054]
(1) Description of configuration
The principle of the droplet landing position measurement according to the fifth embodiment of the present invention (FIG. 1) and the configuration of the droplet landing position measuring device (FIG. 2) are the same as those of the first embodiment.
[0055]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0056]
In the landing position measuring apparatus of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was conducted by using a laser beam of 5 mW and a sheet beam having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. The semiconductor laser is characterized in that it is small in size, saves space, and is easy to handle. As ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0057]
FIG. 10 is a view showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of liquid droplets imaged by the imaging device (CCD camera) 8. As in the first embodiment, it is shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0058]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0059]
(1) Description of configuration
The principle of liquid droplet landing position measurement (FIG. 1) and the configuration of the liquid droplet landing position measurement apparatus (FIG. 2) of the sixth embodiment of the present invention are the same as those of the first embodiment.
[0060]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0061]
In the landing position measuring device of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was conducted by using a 100 W halogen lamp as the light source and sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. Halogen lamps do not have laser spectral interference and produce a wide range of light rays. The halogen lamp is a light source that is safe for handling. As the ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0062]
FIG. 11 is a diagram showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of a droplet taken by the imaging device (CCD camera) 8. As in the first embodiment, it is shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0063]
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0064]
(1) Description of configuration
The principle of the liquid droplet landing position measurement according to the seventh embodiment of the present invention (FIG. 1) and the configuration of the liquid droplet landing position measuring apparatus (FIG. 2) are the same as those of the first embodiment.
[0065]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0066]
In the landing position measuring device of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was performed by using a 500 mW He—Ne laser as a sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. As the ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0067]
FIG. 12 is a diagram showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of a droplet taken by a silver salt camera. As in the first embodiment, it is shown that the landing position can be measured by performing image processing on the captured image using image processing software.
[0068]
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0069]
(1) Description of configuration
The principle of the droplet landing position measurement according to the eighth embodiment of the present invention (FIG. 1) and the configuration of the droplet landing position measuring device (FIG. 2) are the same as those of the first embodiment.
[0070]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0071]
In the landing position measuring device of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was performed by using a 500 mW He—Ne laser as a sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. As ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0072]
FIG. 13 is a diagram illustrating an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of a liquid droplet imaged by an electronic camera with a built-in C-MOS sensor. As in the first embodiment, it has been shown that the landing position can be measured by performing image processing of a captured image using image processing software.
[0073]
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0074]
(1) Description of configuration
The principle of the droplet landing position measurement according to the ninth embodiment of the present invention (FIG. 1) and the configuration of the droplet landing position measuring apparatus (FIG. 2) are the same as those of the first embodiment.
[0075]
(2) Explanation of operation
Next, the operation of the ninth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0076]
In the landing position measuring device of this prototype as shown in FIG. 2, the experiment was performed by using a 500 mW He—Ne laser as a sheet light having a width of 4 mm and a thickness of 10 μm. As ink, magenta of color ink was used as in the third embodiment. Magenta has a characteristic of transmitting laser light without substantially reflecting it in terms of transmittance. That is, the image to be imaged in this experiment is not an image by reflected light but an image by transmitted refracted light.
[0077]
FIG. 14 is a diagram showing an image of the nozzle port 2 of the inkjet head 1 and an image of liquid droplets imaged by a one-dimensional line sensor. As in the first embodiment, it has been shown that the landing position can be measured by performing image processing of a captured image using image processing software.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, ink droplets are ejected in the direction intersecting with the sheet-like light, and the reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet with respect to the sheet-like light is imaged, and the inkjet The nozzle port of the head is imaged, and the captured image is processed to calculate the coordinates of the nozzle port and the coordinates of the ink droplet, and the coordinates of the nozzle port and the coordinates of the ink droplet are compared. Since the landing position is measured, the ink at the time of landing, which is a problem in the method of observing and measuring the landing position by causing the ink droplets to actually land on the recording medium with high accuracy as in the past, is a problem. The repelling, spreading, and bleeding are ignored, and the landing position of the droplet can be reliably measured. Furthermore, as a ripple effect, problems and countermeasures for nozzle development are clarified, and it can be expected to realize a high-quality inkjet printer in a timely manner.
[0079]
That is, according to the present invention, there is no problem of ink repelling, spreading, and bleeding at the time of droplet landing on the recording medium from the inkjet head, which is a problem in the prior art, and the droplet landing position is increased. It can be measured with accuracy. Furthermore, due to the scattering of small droplets called satellites that are ejected along with the ejection of droplets, the main droplets and satellites overlap each other and land on the recording medium, making it difficult to accurately measure the landing position. Can be resolved. Once the droplet landing position is clear, the optimal discharge port (discharge port unit) in an inkjet printer can be developed quickly and reliably. By developing the optimal discharge port (discharge port unit) The effect brought about can contribute to the improvement of the printing position accuracy and the higher definition of drawing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the principle of landing position measurement of ink droplets according to first to ninth embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a prototype of an ink droplet landing position measuring apparatus according to first to ninth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a state in which the origin of a captured image according to the first embodiment of the present invention is obtained by image processing software.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing variation in droplets according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a result of obtaining droplet landing position coordinates for an arbitrary number of ejection strikes according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured in the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured in the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a captured nozzle opening image and a droplet image according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a nozzle port image and a droplet image captured according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a captured nozzle opening image and a droplet image according to the ninth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet head
2 Nozzle port
3 droplets
4 Laser emission part
5 sheet light
6 Reflected or transmitted light
7 Imaging incident optical unit
8 Imaging device
9 Lens unit
10 X stage
11 Y stage
12 Z stage
13 Tilt mechanism
14 Laser displacement meter
15 θ stage

Claims (9)

インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、
シート状の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発したシート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備することを特徴とする液滴着弾位置測定装置。
In a droplet landing position measuring apparatus that evaluates the landing position of the ink droplet in an inkjet printer that prints an image by discharging an ink droplet from a nozzle port of an inkjet head and landing on a recording medium,
Light emitting means for emitting sheet-like light and reflected light of the ink droplet with respect to the sheet-like light when the ink droplet is ejected in a direction intersecting with the sheet-like light emitted from the light emitting means Alternatively, based on the image picked up by the refracted light and the nozzle opening, and the image picked up by the image pickup means, the coordinates of the nozzle opening and the coordinates of the ink droplet are calculated, the calculated coordinates of the nozzle opening and the A droplet landing position measuring device comprising: a landing position measuring means for measuring a landing position of the ink droplet by comparing the coordinates of the ink droplet.
前記発光手段は2本の直交するシート状の光を発し、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出することを特徴とする請求項記載の液滴着弾位置測定装置。The light emitting means emits two orthogonal sheet-like lights and discharges the ink droplets perpendicularly to the sheet-like light toward the center of the intersection of these sheet-like lights. The droplet landing position measuring device according to claim 1 . 前記撮像手段は、前記2本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備することを特徴とする請求項記載の液滴着弾位置測定装置。The imaging means includes a unit that enters the two sheet-shaped light beams orthogonal to each other, and a unit that expands reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet to be imaged at a predetermined magnification. The droplet landing position measuring device according to claim 2 . 前記撮像手段により撮像した画像に対し画像処理を施す画像処理手段を具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定装置。The droplet landing position measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an image processing unit that performs image processing on an image captured by the imaging unit. インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定方法において、
シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出し、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定することを特徴とする液滴着弾位置測定方法。
In a droplet landing position measuring method for evaluating a landing position of the ink droplet in an inkjet printer that prints an image by discharging an ink droplet from a nozzle port of an inkjet head and landing on a recording medium,
The ink droplets are ejected in a direction intersecting with the sheet-like light, the reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet with respect to the sheet-like light and the nozzle port are imaged, and the coordinates of the nozzle port and the A droplet landing position measuring method comprising: calculating the ink droplet coordinates, and measuring the landing positions of the ink droplets by comparing the calculated coordinates of the nozzle openings and the coordinates of the ink droplets. .
前記シート状の光は、2本の直交するシート状の光から成り、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インクジェットヘッドから前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出することを特徴とする請求項記載の液滴着弾位置測定方法。The sheet-like light is composed of two orthogonal sheet-like lights, and the ink droplets are perpendicular to the sheet-like light from the inkjet head toward the center of intersection of these sheet-like lights. The droplet landing position measuring method according to claim 5 , wherein the droplet landing position is discharged. 前記2本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備した撮像手段により、前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像することを特徴とする請求項記載の液滴着弾位置測定方法。The ink droplets are obtained by an imaging unit comprising the unit that enters the two orthogonal sheet-like lights and a unit that magnifies reflected light or transmitted refracted light of the ink droplet to be imaged at a predetermined magnification. The droplet landing position measuring method according to claim 6 , wherein the reflected light or transmitted refracted light is imaged and the nozzle port is imaged. 撮像した前記画像に対し画像処理を施し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定方法。The droplet landing position measuring method according to claim 5 , wherein image processing is performed on the captured image, and the coordinates of the nozzle opening and the coordinates of the ink droplet are calculated. . 位置決め手段により前記インクジェットヘッドを位置決めすることで、前記インクジェットヘッドから前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定方法。By positioning the ink jet head by the positioning means, to one of the claims 5 to 8, characterized in that for ejecting the ink droplets from the ink jet head in a direction crossing to said sheet of light The droplet landing position measuring method as described.
JP2001275154A 2001-09-11 2001-09-11 Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method Expired - Fee Related JP3703416B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001275154A JP3703416B2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001275154A JP3703416B2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003083714A JP2003083714A (en) 2003-03-19
JP3703416B2 true JP3703416B2 (en) 2005-10-05

Family

ID=19100069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001275154A Expired - Fee Related JP3703416B2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3703416B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247957B (en) 2005-08-24 2010-09-29 株式会社石井表记 Ink jet head and its jetting exception detecting method and film forming method
KR100820599B1 (en) 2006-12-26 2008-04-08 주식회사 케이씨텍 Examination device for inkjet head

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003083714A (en) 2003-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10724892B2 (en) Measurement system, measurement method, and measurement program
JP2004524192A (en) How to monitor printers and printer processing
KR20220148982A (en) System for droplet measurement
ES2247890A1 (en) Optical metrology method which is used to determine the three-dimensional topography of a hole
JP2004325087A (en) Method and apparatus for evaluating liquid coating
JP2006227652A (en) Filter lattice fringe plate, three-dimensional measuring device and illumination means
JP3703416B2 (en) Droplet landing position measuring apparatus and droplet landing position measuring method
JP3703418B2 (en) Method and apparatus for measuring flying object position
JP2001150696A (en) Device for examining ink jet injection
JP2006136836A (en) Droplet application apparatus
JPH11105307A (en) System for measuring ejection characteristic of liquid drop
CN217277905U (en) Optical inspection apparatus
JP3846621B2 (en) Marking method and coating surface inspection device with marking function
JP2003090709A (en) Imaging optical mechanism, imaging, droplet impact position measurement device and its method
JP6868844B2 (en) Droplet measurement method
TW201422454A (en) Ejection inspection method and liquid ejection device
JP2003227705A (en) Device for measuring position of flying liquid drop and method therefor
US11161337B2 (en) Liquid drop discharge apparatus
JP2003185424A (en) Measuring method for coaxiality of nozzle
JP2005349635A (en) Inspecting apparatus for liquid droplet discharging head and its inspection method
JPH10328864A (en) Laser beam machining device and method for measuring position of object to be machined
JP6322320B2 (en) Liquid discharge nozzle interval detection method and liquid discharge apparatus
JP2011002258A (en) Device and method for inspecting recording head
JP2001322295A (en) Apparatus for inspecting ink ejection
JP2001150658A (en) Apparatus for inspecting ink jet

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20040217

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20040412

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20050712

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20050719

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080729

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090729

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090729

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100729

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100729

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110729

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120729

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees